บรรยากาศ vs อวกาศ
บรรยากาศคือชั้นของก๊าซที่อยู่รอบๆ วัตถุในอวกาศ โดยเฉพาะบริเวณรอบๆ ดาวเคราะห์และดวงดาว พื้นที่ว่างในจักรวาลเรียกว่าพื้นที่ บรรยากาศและอวกาศมีคุณสมบัติที่ต่างกันมากเนื่องจากอันหนึ่งมีสสารและอีกอันไม่มี
บรรยากาศ
ถ้าวัตถุขนาดใหญ่มีแรงโน้มถ่วงเพียงพอ มักพบว่ามีก๊าซสะสมอยู่บริเวณผิวกาย ชั้นของก๊าซนี้มักถูกเรียกว่าชั้นบรรยากาศ สังเกตได้ว่าวัตถุทางดาราศาสตร์จำนวนมากที่โคจรรอบดาวฤกษ์ เช่น ดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์แคระ ดาวเทียมธรรมชาติ และดาวเคราะห์น้อยมีชั้นก๊าซอยู่บนพื้นผิวแม้แต่ดวงดาวก็มีชั้นบรรยากาศ ความหนาแน่นของชั้นก๊าซที่สะสมนี้ขึ้นอยู่กับความโน้มถ่วงของร่างกายและกิจกรรมสุริยะภายในระบบ ดาวฤกษ์มีชั้นบรรยากาศขนาดใหญ่ ในขณะที่ดาวเทียมอาจมีชั้นบรรยากาศที่ค่อนข้างบาง ดาวเคราะห์บางดวงอาจมีชั้นบรรยากาศหนาแน่น
บรรยากาศของดวงอาทิตย์ทอดตัวเหนือพื้นผิวที่มองเห็นได้ของดวงอาทิตย์และเรียกว่าโคโรนา เนื่องจากการแผ่รังสีและอุณหภูมิสูง วัสดุเกือบทั้งหมดที่อยู่ในสถานะพลาสมา ดาวเคราะห์ภาคพื้นดินเช่นดาวศุกร์และดาวอังคารมีชั้นบรรยากาศหนาแน่นมาก ดาวเคราะห์ Jovian มีชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นและใหญ่มาก ดาวเทียมบางดวงในระบบสุริยะ เช่น Io, Callisto, Europa, Ganymede และ Titan มีชั้นบรรยากาศ ดาวเคราะห์แคระพลูโตและเซเรสมีชั้นบรรยากาศบางมาก
โลกมีบรรยากาศที่เป็นเอกลักษณ์และมีชีวิตชีวา มันทำหน้าที่เป็นชั้นป้องกันสำหรับชีวิตบนโลก ช่วยปกป้องพื้นผิวดาวเคราะห์จากรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์นอกจากนี้ อุณหภูมิของดาวเคราะห์ยังอยู่ในระดับที่สูงขึ้นโดยการรักษาพลังงานความร้อนบางส่วนที่โลกได้รับ ความแตกต่างอย่างมากของอุณหภูมิอันเนื่องมาจากระดับความสูงและตำแหน่งที่สัมพันธ์กับดวงอาทิตย์จะถูกกลั่นกรองผ่านลักษณะการพาความร้อนของบรรยากาศ ความกดดันที่ระดับน้ำทะเลปานกลางเนื่องจากบรรยากาศคือ 1.0132×105Nm-2
ชั้นบรรยากาศของโลกมีองค์ประกอบดังนี้
แก๊ส |
ปริมาณ |
|---|---|
| ไนโตรเจน (N2) | 780, 840 ppmv (78.084%) |
| ออกซิเจน (O2) | 209, 460 ppmv (20.946%) |
อาร์กอน (Ar) |
9, 340 ppmv (0.9340%) |
| คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) |
394.45 ppmv (0.039445%) |
นีออน (เน่) |
18.18 ppmv (0.001818%) |
ฮีเลียม (เขา) |
5.24 ppmv (0.000524%) |
| มีเทน (CH4) | 1.79 ppmv (0.000179%) |
คริปทอน (Kr) |
1.14 ppmv (0.000114%) |
| ไฮโดรเจน (H2) | 0.55 ppmv (0.000055%) |
| ไนตรัสออกไซด์ (N2O) | 0.325 ppmv (0.0000325%) |
คาร์บอนมอนอกไซด์(CO) |
0.1 ppmv (0.00001%) |
ซีนอน (Xe) |
0.09 ppmv (9×10−6%) (0.000009%) |
| โอโซน (O3) | 0.0 ถึง 0.07 ppmv (0 ถึง 7×10−6%) |
| ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) |
0.02 ppmv (2×10−6%) (0.000002%) |
| ไอโอดีน (I2) | 0.01 ppmv (1×10−6%) (0.000001%) |
บรรยากาศโลก
โครงสร้าง ชั้นบรรยากาศของโลกแบ่งออกเป็นหลายชั้นตามคุณสมบัติทางกายภาพของแต่ละภูมิภาค ชั้นบรรยากาศหลักๆ ได้แก่ ชั้นโทรโพสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์ มีโซสเฟียร์ เทอร์โมสเฟียร์ และชั้นนอก
ชั้นโทรโพสเฟียร์เป็นชั้นในสุดของชั้นบรรยากาศและทอดตัวเหนือระดับน้ำทะเลประมาณ 9000 เมตรที่เสาและ 17000 เมตรรอบเส้นศูนย์สูตร โทรโพสเฟียร์เป็นบริเวณที่มีความหนาแน่นมากที่สุดในชั้นบรรยากาศและมีมวลประมาณ 80% ของมวลบรรยากาศทั้งหมด
ชั้นสตราโตสเฟียร์คือชั้นที่อยู่เหนือชั้นโทรโพสเฟียร์ และพวกมันถูกคั่นด้วยบริเวณที่เรียกว่าโทรโพพอส มันขยายจาก tropopause ถึง 51000m จากระดับน้ำทะเล ประกอบด้วยชั้นโอโซนที่น่าอับอายและการดูดซับรังสี UV โดยชั้นนี้ช่วยปกป้องชีวิตบนพื้นผิวดาวเคราะห์ ขอบเขตของสตราโตสเฟียร์เรียกว่า สตราโตพอส
มีโซสเฟียร์อยู่เหนือสตราโตสเฟียร์และแผ่ขยายจากระดับสตราโตสเฟียร์สูงถึง 80000-85000 ม. เหนือระดับน้ำทะเล ภายในมีโซสเฟียร์ อุณหภูมิจะลดลงตามความสูง ชั้นบนสุดของมีโซสเฟียร์ถือเป็นสถานที่ที่หนาวที่สุดในโลก และอุณหภูมิอาจต่ำถึง 170K ขอบบนของมีโซสเฟียร์คือมีโซพอส
เทอร์โมสเฟียร์ซึ่งเป็นชั้นเหนือมีโซสเฟียร์ขยายออกไปนอกช่วงมีโซพอส ความสูงที่แท้จริงของเทอร์โมสเฟียร์ขึ้นอยู่กับกิจกรรมสุริยะ อุณหภูมิของภูมิภาคนี้เพิ่มขึ้นตามระดับความสูงอันเป็นผลมาจากความหนาแน่นของก๊าซต่ำโมเลกุลอยู่ห่างไกลกัน และการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ให้พลังงานจลน์แก่โมเลกุลเหล่านี้ การเคลื่อนที่ที่เพิ่มขึ้นของโมเลกุลจะถูกบันทึกเป็นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ ขอบบนของเทอร์โมสเฟียร์คือเทอร์โมพอส สถานีอวกาศนานาชาติโคจรรอบโลกภายในเทอร์โมสเฟียร์
บริเวณบรรยากาศที่อยู่เหนือเทอร์โมพอสนั้นเรียกว่าเอกโซสเฟียร์ เป็นชั้นบนสุดของชั้นบรรยากาศของโลกและบางมากเมื่อเทียบกับบริเวณชั้นบรรยากาศชั้นล่าง ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมและออกซิเจนอะตอม พื้นที่ที่อยู่นอกเหนือชั้นนอกคืออวกาศ
อวกาศ
ความว่างเปล่าที่อยู่เหนือชั้นบรรยากาศของโลกเรียกได้ว่าเป็นอวกาศ พื้นที่กว้างใหญ่ที่ว่างเปล่าระหว่างดวงดาวนั้นเรียกว่าอวกาศอย่างแม่นยำยิ่งขึ้น จากมุมมองของโลก ไม่มีขอบเขตที่อวกาศเริ่มต้นขึ้น (บางครั้งเอ็กโซสเฟียร์เองก็ถือเป็นส่วนหนึ่งของอวกาศ)
พื้นที่เกือบจะเป็นสุญญากาศ และอุณหภูมิก็เกือบจะเป็นศูนย์สัมบูรณ์อุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นที่คือ 2.7K ดังนั้น สภาพแวดล้อมในอวกาศจึงไม่เป็นมิตรต่อรูปแบบชีวิต (แต่รูปแบบชีวิตบางรูปแบบสามารถอยู่รอดได้ในสภาวะเหล่านี้ เช่น tardigrades) อีกทั้งพื้นที่ไม่มีขอบเขต มันขยายไปถึงขอบเขตของจักรวาลที่มองเห็นได้ ดังนั้นอวกาศจึงขยายออกไปเกินขอบฟ้าที่มองเห็นได้
พื้นที่ยังถูกแบ่งออกเป็นภูมิภาคต่างๆ เพื่อความสะดวกในการศึกษาและการอ้างอิง พื้นที่ของอวกาศรอบโลกเรียกว่าจีโอสเปซ ช่องว่างระหว่างดาวเคราะห์ของระบบสุริยะเรียกว่าอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ Interstellar Space คือช่องว่างระหว่างดวงดาว ช่องว่างระหว่างกาแลคซี่เรียกว่าอวกาศระหว่างกาแล็กซี่
บรรยากาศกับอวกาศต่างกันอย่างไร
• บรรยากาศคือชั้นของก๊าซที่เกิดขึ้นรอบๆ มวลที่มีแรงโน้มถ่วงเพียงพอ ช่องว่างคือช่องว่างระหว่างดวงดาวหรือบริเวณที่อยู่เหนือชั้นบรรยากาศ
• บรรยากาศประกอบด้วยโมเลกุลของก๊าซและอุณหภูมิจะแปรผันตามความสูงจากระดับน้ำทะเล ความหนาแน่นของบรรยากาศก็ลดลงตามความสูงเช่นกัน บรรยากาศช่วยชีวิตได้
• พื้นที่ว่างเปล่าและเกือบจะเป็นสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ บรรยากาศเกิดจากก๊าซและความดันลดลงด้วยระดับความสูงจากระดับสูงสุดที่ระดับพื้นผิวต่ำสุด
• อุณหภูมิของอวกาศใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ คือ 2.7 เคลวิน อุณหภูมิของบรรยากาศสูงกว่าอวกาศและขึ้นอยู่กับชนิดของดาว ระยะห่างจากดาว แรงโน้มถ่วง ขนาดของร่างกาย (ดาวเคราะห์) และกิจกรรมของดาว